人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第四节 离子晶体第一课时教学设计

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课题：第四节 离子晶体(1)
授课班级
课 时
教
学
目
的
知识
与
技能
1、理解离子晶体的结构模型及其性质的一般特点。
2、了解离子晶体中离子晶体配位数及其影响因素。
3、了解决定离子晶体结构的重要因素。
过程
与
方法
通过学习离子晶体的结构与性质，培养运用知识解决实际问题的能力，培养学生的空间想像能力
情感
态度
价值观
通过学习离子晶体的结构与性质，激发学生探究热情与精神。进一步认识“结构决定物质性质”的客观规律
重 点
离子晶体的结构模型及其性质的一般特点；离子晶体配位数及其影响因素；
难 点
离子晶体配位数及其影响因素；
知
识
结
构
与
板
书
设
计
第四节 离子晶体
一、离子晶体
1、定义：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。
2、构成微粒：阴阳离子
3、微粒间的作用：阴阳离子间以离子键结合，离子内可能有共价键
4、配位数：与中心离子(或原子)直接成键的离子(或原子)称为配位离子(原子)。
5、结构模型：
(1) 氯化钠晶体
(2)氯化铯晶体
6、影响因素：
(1) 几何因素：晶体中正负离子的半径比(r＋／r－)。
(2) 电荷因素：正负离子的电荷比。
(3) 键性因素：离子键的纯粹程度。
7、离子晶体特点：
(1) 较高的熔点和沸点，难挥发、难于压缩。
(2) 硬而脆
(3) 不导电，但熔化后或溶于水后能导电。
(4) 大多数离子晶体易溶于极性溶剂中，难溶于非极性溶剂中。
教学过程
教学步骤、内容
教学方法、手段、师生活动
[复习]分子晶体、原子晶体、金属晶体的有关理论。
[过渡]在晶体中，若微粒为离子，通过离子键形成的晶体为离子晶体，今天我们来研究离子晶体。
[板书]第四节 离子晶体
一、离子晶体
1、定义：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。
［讲］在离子晶体中，阴阳离子间只存在离子键。不存在分子，而化学式表示为晶体中阴阳离子个数的最简化。阴阳离子采用不等径密堆积。
[板书]2、构成微粒：阴阳离子
3、微粒间的作用：阴阳离子间以离子键结合，离子内可能有共价键
［讲］离子晶体不一定含有金属阳离子，如NH4Cl为离子晶体，不含有金属阳离子，但一定含有阴离子。
[讲]离子晶体种类繁多，结构多样，图3—27给出了两种典型的离子晶体的晶胞。我们来研究晶体中的配位数（在离子晶体中离子的配位数(缩写为C N)是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目）。
[投影]NaCl和CsCl的晶胞：
[科学探究]
1、CsCl、NaCl的阳离子和阴离子的比例都是l：l，同属AE型离子晶体。参考图3—27、图3-28，数一数这两种离子晶体中阳离子和阴离子的配位数，它们是否相等?并填表。
离子晶体
阴离子的配位数
阳离子的配位数
NaCl
6
6
CsCl
8
8
2、你认为什么因素决定了离子晶体中离子的配位数？利用相关数据计算，并填表：
ZnS
NaCl
CsCl
r＋／r－=0.2-0.4
r＋／r－=0.52
r＋／r－=0.93
C.N=4
C.N=6
C.N=8
[投影]探究练习参考资料:
离子
Na＋
Cs＋
Cl－
离子半径／pm
95
169
18l

[讲] 显而易见，NaCl和CsCl是两种不同类型的晶体结构。晶体中正负离子的半径比(r＋／r－)是决定离子晶体结构的重要因素，简称几何因素。
[板书]4、配位数：与中心离子(或原子)直接成键的离子(或原子)称为配位离子(原子)。
[讲]配位离子的数目称为配位数。
[板书]5、结构模型：
(1) 氯化钠晶体
［投影］
［讲］由下图氯化钠晶体结构模型可得：每个Na+紧邻6个Cl-，每个Cl-紧邻6个Na+（上、下、左、右、前、后），这6个离子构成一个正八面体。设紧邻的Na+与Cl-间的距离为a，每个Na+与12个Na+等距离紧邻（同层4个、上层4个、下层4个）。由均摊法可得：该晶胞中所拥有的Na+数为4个 ， Cl-数为4个，晶体中Na+数与Cl-数之比为1：1，则此晶胞中含有4个NaCl结构单元。
[板书](2)氯化铯晶体
［讲］每个Cs+紧邻8个Cl-，每个Cl-紧邻8个Cs+，这8个离子构成一个正立方体。设紧邻的Cs+与Cs+间的距离为a，则每个Cs+与6个Cs+等距离紧邻（上、下、左、右、前、后）。晶体中的Cs+与Cl-数之比为1：1。
［投影］
[讲] 上面两例中每种晶体的正负离子的配位数相同，是由于正负离子电荷(绝对值)相同，于是正负离子的个数相同，结果导致正负离子配位数相等，如在NaCl中，Na＋扩和C1－的配位数均为6。如果正负离子的电荷不同，正负离子的个数必定不相同，结果，正负离子的配位数就不会相同。这种正负离子的电荷比也是决定离子晶体结构的重要因素，简称电荷因素。例如，在CaF2晶体中，Ca2＋和F－的电荷比(绝对值)是2：l，Ca2＋和F－的个数比是l：2，如图3—29所示。Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4。此外，离子晶体的结构类型还取决于离子键的纯粹程度(简称键性因素)。
［投影］
[板书]6、影响因素：
(1) 几何因素：晶体中正负离子的半径比(r＋／r－)。
［讲］离子键无饱和性和方向性，但成键时因离子半径决定了阴阳离子参加成键的数目是有限的。阴阳离子半径比值越大，配位数就越大。
[板书](2) 电荷因素：正负离子的电荷比。
(3) 键性因素：离子键的纯粹程度。
[讲] 在离子晶体中，离子间存在着较强的离子键，要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。因此，离子晶体具有较高的熔点、沸点和难挥发的性质。
[板书]7、离子晶体特点：
(1) 较高的熔点和沸点，难挥发、难于压缩。
［讲］离子晶体的熔沸点，取决于构成晶体的阴阳离子间的离子键的强弱，而离子键的强弱，又可用离子半径衡量，通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔沸点越高。
[讲]离子晶体中，由于离子键的强烈作用，离子晶体表现出较高的硬度，当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。
[板书] (2) 硬而脆，无延展性
［讲］离子晶体中阴阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性。
［讲］由于离子晶体中离子键作用较强，离子晶体不能自由移动，即晶体中无自由移动离子，因此，离子晶体不导电。当升高温度时，阴阳离子获得足够能量克服了离子间相互作用，成为自由移动的离子，在外界电场作用下，离子定向移动而导电。离子化合物溶于水时，阴阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子(或水合离子)，在外界电场作用下，阴阳离子定向移动而导电。
[板书] (3) 不导电，但熔化后或溶于水后能导电。
［讲］当把离子晶体放在水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使晶体中的离子克服离子间的作用而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。
[板书](4) 大多数离子晶体易溶于极性溶剂中，难溶于非极性溶剂中。
［小结］化学变化过程一定发生旧化学键的断裂和新化学键的形成，但破坏化学键或形成化学键的过程却不一定发生化学变化。
[自学]科学视野—复杂离子的晶体
碳酸盐在一定温度下会发生分解，如大家熟悉的碳酸钙煅烧得到石灰(CaO)，这是由于碳酸钙受热，晶体中的碳酸根离子会发生分解，放出二氧化碳。实验证明，碳酸盐的阳离子不同，热分解的温度不同。
碳酸盐
MgCO3
CaCO3
SrCO3
BaCO3
热分解温度／℃
402
900
1 172
1 360
阳离子半径／pm
66
99
112
135
教学回顾：